不透明聚合物在水性建築塗料中的應用

左柒零、黃文武、連坤、任鬆（巴德富集團）

鈦白粉是一款高能耗的塗料用原材料產(chan) 品，在水性建築塗料中所形成的碳絕對值是較大的。那麽(me) 作為(wei) 水性建築塗料中非常重要的一款白色顏料，如何提高其使用效率，降低使用量，開發新的材料實現部分取代？不透明聚合物因其獨特的結構、形態和性能，不僅(jin) 能夠替代部分鈦白粉，還能夠提高水性建築塗料的耐沾汙、耐擦洗、降低透水性、改善力學型和體(ti) 積固體(ti) 含量等性能，為(wei) 水性建築塗料行業(ye) 的發展帶來新的機遇和活力。

關(guan) 鍵詞：鈦白粉、不透明聚合物、水性建築塗料，性價(jia) 比

01、前言

隨著國家碳達峰碳中和“1+N”政策體(ti) 係構建實施，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》明確其了時間表、路線圖。各行各業(ye) 減碳刻不容緩，必須有序有計劃進行。

鈦白粉是水性建築塗料中最為(wei) 重要的一支無機顏料，其作用不僅(jin) 僅(jin) 是遮蓋和裝飾，更為(wei) 重要的是改善水性建築塗料的物化性能，如增強化學穩定性，提高消色力、防腐蝕性、耐光、耐候性，增強漆膜的機械強度和附著力，防止紫外線和水分的透過；從(cong) 而極大的提高漆膜耐老化性能，延長塗層壽命，毋庸置疑它在水性建築塗料中是無可替代和舉(ju) 足輕重的；然而，我們(men) 大家都知道鈦白粉是一款高能耗的塗料用的原材料產(chan) 品，在水性建築塗料中所形成的碳絕對值是較大的。

那麽(me) 作為(wei) 水性建築塗料中非常重要的一款白色顏料，如何提高其使用效率，降低使用量，開發新的材料實現部分取代，從(cong) 而實現其在行業(ye) 可持續發展的路徑，讓其在水性建築塗料中應用達到1+1大於(yu) 2的效果。既能降碳，滿足環保要求，又能夠提升塗料性能；既能夠降低塗料成本，又不犧牲塗料性能。不透明聚合物在水性建築塗料行業(ye) 內(nei) 已經發展幾十年了，之所以沒有被廣泛認可，原因是有很多種（這裏不做具體(ti) 分析）。隨著市場內(nei) 卷和國家對環保要求力度的加大，就不得不重視這一既老又新的水性建築塗料用的原材料-不透明聚合物。

不透明聚合物乳液通常是由和等單體(ti) 共聚而成的乳液，其粒子呈球形，由中空的苯乙烯芯和丙烯酸酯殼組成。在塗料幹燥過程中，乳液粒子中的水分蒸發，空氣進入粒子內(nei) 部，形成充滿空氣的空穴。由於(yu) 空氣與(yu) 周圍聚合物的折射星空体育xk不同，使光得到有效的散射，從(cong) 而提高了塗料的不透明性（遮蓋力）。

水性建築塗料中使用的不透明聚合物乳液的粒子大小通常為(wei) 0.4μm 左右，是相對均相的單分散的球形體(ti) ，除了本身不透明效應外，還可以解決(jue) 鈦白粉的集群效應，有一定的空間位阻效果，有效避免鈦白粉二次團聚和絮凝，提高鈦白粉的遮蓋力。不透明聚合物乳液通常是以液體(ti) 形態供貨的，粒徑分布均勻，粒子呈球形結構，粒徑大小較其他顏料更易控製，與(yu) 乳液的混溶性良好，使用更方便。不透明聚合物乳液的表麵親(qin) 油狀和低HLB（親(qin) 水親(qin) 油平衡）值，在一般情況下對有機水性色漿的兼容性都較好。同時其相對較小的密度，不僅(jin) 讓鈦白粉更好展色，還可以促進有機顏料在塗膜中的均勻分布，較好地避免了塗膜色調不一致現象。

使用締合型增稠劑時，一定程度上因表麵疏水狀態和非離子乳化劑的吸附作用，增強了締合作用，在降低增稠劑用量的同時，它能改善塗料的流平性，提高了乳膠漆的貯存穩定性。不透明聚合物乳液因具有其獨特的結構、形態和性能，能夠有效地提高塗料的對比率、耐沾汙、耐擦洗、降低透水性、改善力學型和體(ti) 積固體(ti) 含量等性能，為(wei) 水性建築塗料行業(ye) 的發展帶來新的機遇和活力。本文將采用市麵上三個(ge) 品牌（巴德富集團的EXP-66不透明聚合物和主流的兩(liang) 個(ge) )的不透明聚合物乳液在水性建築內(nei) 外牆和功能型彈性塗料中的應用測試闡述其現實價(jia) 值意義(yi) 。

02、實驗部分

2.1 試驗儀(yi) 器及檢測設備

表格一：

2.2 檢測項目及方法

2.2.1 凍融穩定性、對比率、耐洗刷性、透水性、耐沾汙性、熱儲(chu) 存後漆樣對比率：參照標準GB/T 9755-2014《合成樹脂乳液外牆塗料》、GB/T 9756-2018《合成樹脂乳液內(nei) 牆塗料》進行測試；

2.2.2粘度：使用斯托默粘度計測試漆樣KU粘度；

2.2.3 熱儲(chu) 存穩定性：使用斯托默粘度計測試漆樣粘度，將漆樣置於(yu) 50℃環境下7d，測試漆樣儲(chu) 存後粘度，觀察漆樣儲(chu) 存粘度漲幅及漆樣狀態；

2.2.4 展色性：不透明聚合物搭配乳液無粉體(ti) 的漆樣中，向漆樣中加入2%炭黑、2%鐵紅，攪拌均勻後使用100μm的線棒在黑白卡紙背麵刮塗一道，50℃烘箱幹燥30min後，使用測出刮塗區域的L*、a*、b*值，對比出不同漆樣間的顏色差異；不透明聚合物在外牆塗料中，向淺色漆樣中分別加入1%炭黑、鐵紅、鐵黃、酞菁藍，深色漆樣分別加入3%炭黑、鐵紅、鐵黃、酞菁藍，攪拌均勻後使用100μm的線棒在黑白卡紙背麵刮塗一道，50℃烘箱幹燥30min後，使用測色儀(yi) 測出刮塗區域的L*、a*、b*值，對比出不同漆樣間的顏色差異。

2.2.5 彈性耐沾汙性、拉伸強度、斷裂伸長率、-10℃斷裂伸長率、低溫穩定性參照標準JG/T 172-2014《彈性建築塗料》進行測試。

2.2.6光澤：按照GB/T9754-2007的規定進行。

2.3 試驗內(nei) 容

2.3.1 不透明聚合物對對比率、光澤和粘度的影響：

測試配方：

測試結果：

小結：在無粉體(ti) 配方中，不透明聚合物E、不透明聚合物H和我司EXP-66製備的漆樣對比率都較接近，達到0.62-0.63，漆膜都具有一定幹濕遮蓋效果。無堿溶脹增稠劑的漆樣粘度均較接近，添加疏水改性堿溶脹增稠劑後，我司的EXP-66和不透明聚合物E粘度接近，不透明聚合物H的粘度相對略低。三種不同聚合物因粒徑、破壁率等微觀結構的差異，最終對漆膜的光澤影響也不一樣，有一定的差異性，我司的EXP-66同不透明聚合物H的光澤差不多，相對不透明聚合物E略高點。

2.3.2 不透明聚合物在高內(nei) 牆塗料中對耐擦洗、對比率、穩定性的影響：

測試配方（內(nei) 牆合格品）：

測試結果：

小結：

a. 粘度：6個(ge) 漆樣粘度均較接近；

b. 對比率：在均聚物鈉鹽分散劑製備的漆樣中，3個(ge) 不透明聚合物漆樣對比率均較接近，在共聚物製備的漆樣中，3個(ge) 不透明聚合物漆樣的對比率也較接近；替換分散劑並提高5027的用量後，漆樣對比率有明顯提高。三個(ge) 品牌的不透明聚合物熱存儲(chu) 對比率都略有上升；

c. 耐洗刷性：用均聚物鈉鹽分散劑製備的漆樣，三種不同品牌的不透明聚合物對耐洗刷性的影響較大，我司的EXP-66相對更好，同不透明聚合物E相當略好，不透明聚合物H相對略弱；使用共聚物銨鹽分散劑後，我司EXP-66和不透明聚合物H製備的漆樣耐洗刷性接近，不透明聚合物E的耐洗刷性相對要更好一些；

d. 凍融穩定性和熱儲(chu) 存穩定性：6個(ge) 漆樣的凍融和熱儲(chu) 存穩定性均無異常；

e.不透明聚合物由中空的苯乙烯芯加丙烯酸酯殼組成，共同構成了乳液粒子。在塗料幹燥過程中，乳液粒子內(nei) 部的水分蒸發，空氣進入形成充滿空氣的空穴。由於(yu) 空氣與(yu) 周圍聚合物的折射星空体育xk不同，產(chan) 生了光散射效果，從(cong) 而賦予了幹膜不透明度，提高塗料的對比率，同時又具有高Tg乳液的一些特征，因而對耐擦洗性具有一定的幫助（在本方案中我們(men) 也做過這樣的一組試驗，不加不透明聚合物並用均聚物分散劑其耐擦洗隻有300次左右，對比率為(wei) 0.908；如果把不透明聚合物換成乳液其耐擦洗有較大幅度的增長，但對比率下降得更加厲害，隻有0.889左右）。

2.3.3 不透明聚合物在外牆合格品塗料中對耐沾汙、對比率、透水性、展色性和穩定性的影響：

測試配方（外牆合格品）：

測試結果：

小結：

a.對比率：3個(ge) 不透明聚合物製備的漆樣對比率均接近；

b. 透水性：淺色漆樣透水性通過合格品要求，深色漆樣透水性通過一等品要求，提高不透明聚合物用量後，對透水性三個(ge) 品牌的不透明聚合物都有一定的幫助，EXP-66和不透明聚合物H對透水性相當，不透明聚合物E相比相對較好；

c. 耐沾汙性：6個(ge) 淺色外牆塗料的耐沾汙性均可通過優(you) 等品要求；隨著不透明聚合物添加量的增加其耐沾汙也相對變好，EXP-66相對更好一點；

d. 凍融穩定性和熱儲(chu) 存穩定性：9個(ge) 漆樣凍融和熱存儲(chu) 穩定性均無異常；

e. 展色性：EXP-66、不透明聚合物E、不透明聚合物H展色性均較接近。

2.3.4 不透明聚合物在外牆彈性塗料中對耐沾汙、力學性能的影響：

測試配方（外牆彈性塗料）：

測試結果：

小結：

a. 對比率：加了EXP-66不透明聚合物其對比率略有提升，有效降低了鈦白粉的用量；

b. 耐沾汙性：加了不透明聚合物EXP-66製備的漆樣，在照射紫外線部分和未照射紫外線部分的耐沾汙性都明顯比不加EXP-66的要好；

c. 拉伸強度、斷裂伸長率：彈性塗料的拉伸強度和斷裂伸長率是一對矛盾統一體(ti) ，標準狀態下，通常情況下拉伸強度高點，其斷裂伸長率就會(hui) 低點，在本方案中加了EXP-66提高了彈性塗料的拉伸強度，其斷裂伸長率略微有點下降。在-10℃斷裂伸長率中我們(men) 發現加了不透明聚合物EXP-66卻變好了。

03、總結

3.1 發展無限

不透明聚合物乳液憑借其獨特的結構和性能，在塗料中發揮著重要作用。它不僅(jin) 可提高各類水性建築乳膠漆的物理性能，而且可提高乳膠漆的穩定性及色漿的相容性。

在配方中添加適當的不透明聚合物，調整適當的PVC，在不增加成本的情況下，可提高乳膠漆的對比率、耐擦洗性。利用該聚合物乳液的核殼結構可提高低膠漆及彈性塗料的耐沾汙性。不透明聚合物乳液在各類乳膠漆及彈性塗料領域都具有廣泛的應用前景，為(wei) 塗料行業(ye) 的發展帶來了新的機遇。

從(cong) 取代部分鈦白粉降低成本，到提高塗料遮蓋力、改善耐汙性、降低透水率和彈性力學性能等方麵，都有不俗的表現。不透明聚合物為(wei) 液體(ti) 形式供應，在工業(ye) 鏈管理（使用方便，不需要預分散）到配方設計（減少鈦白粉減少分散劑的用量）都展現出了顯著的優(you) 勢。

3.2 未來可期

在未來，隨著技術的不斷創新，不透明聚合物乳液的性能有望進一步提升。例如通過優(you) 化聚合工藝，可能使不透明聚合物的粒徑更加均勻，從(cong) 而更好地控製其光學性能與(yu) 其他塗料成分更好的混溶性（調色更方便）；更大的不易破壁的空心結構，具有一定隔熱效果和手感效果，在反射隔熱塗料中和膚感塗料中的應用。

總之，不透明聚合物乳液在水性建築塗料中的應用前景將會(hui) 更為(wei) 廣泛，它必將為(wei) 水性塗料行業(ye) 的發展注入新的活力和原動力，從(cong) 而推動塗料行業(ye) 技術不斷創新和進步，也為(wei) 塗料低碳貢獻給予更大的可行性。